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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden mindestens einer Öffnung an einem Hohlprofil, sowie eine Vorrichtung zum Ausführen eines solchen Verfahrens zum Ausbilden von mindestens einer Öffnung an einem Hohlprofil.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 6 0104 829 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Teils mit einem hydrogeformten Verbindungselement bekannt. Hohle Bauteile, beispielsweise Rahmenelemente oder Verstärkungsträger für Autorahmen, werden aus zwei Stücken eines Metallblechs gestanzt, wobei jedes Stück zwei Längshälften des vollständigen Hohlprofils bildet. Die zwei Stücke werden anschließend mit zwei Schweißnähten zusammengeschweißt, wobei jede Schweißnaht entlang der Länge des rohrförmigen Teils verläuft. Dies erfordert einen relativ großen Aufwand und ein umfangreiches Verschweißen, um das fertige Hohlprofil zu bilden, was in hohen Herstellungskosten resultiert.
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Alternativ sind Verfahren eines Hydroformens von Metallstrukturkomponenten bekannt, wobei ein rohrförmiger Metallrohling in einen Formhohlraum eines Hydroformwerkzeugs eingelegt wird. Entgegengesetzte Enden des Metallrohlings werden abgedichtet, und ein Fluid wird unter Druck in den rohrförmigen Metallrohling eingeleitet, um den Rohling nach außen in Übereinstimmung mit den Innenflächen, die den Formhohlraum definieren, zu expandieren. Die Hohlprofile können durch dieses Verfahren einfach und kostengünstig hergestellt werden, schwierig ist allerdings während des Verfahrens Öffnungen, beispielsweise durch Stanzen, in das Hohlprofil einzubringen. Hydroformen für Hohlprofile, die eine Querschnittsveränderung aufweisen, ist auch insofern problematisch, da beim Expandieren des Formhohlraums Stellen mit unterschiedlicher Wanddicke unterschiedlich stark expandiert werden, wobei die Wanddicke des entstehenden Hohlprofils unterschiedlich dick ist.
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Des Weiteren ist es bekannt, eine Buchse mittels eines Manipulators in das Hohlprofil endseitig einzuschieben und diese an der Stelle der zu bildenden Öffnung zu platzieren. Mittels zweier Stanzstempel werden in dem Hohlprofil die Öffnungen erzeugt, wobei die Buchse eine Matrize für die Stanzstempel bildet. Die Buchse wird dabei beim Stanzen im Hohlprofil mechanisch verstemmt und verbleibt dort, wobei ein separates Distanzelement, beispielsweise aus Kunststoff oder Stahl-Verbund, im Montageprozess in das Hohlprofil montiert wird. Die Löcher im Hohlprofil wurden vorher durch einen Stanzprozess gebildet und die Buchsen in einem separaten Fertigungsschritt montiert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausbilden mindestens einer Öffnung an einem Hohlprofil bereitzustellen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten, und wobei insbesondere einem einzigen Fertigungsschritt mindestens eine Buchse in ein Hohlprofil eingebracht und mindestens eine Öffnung in dem Hohlprofil ausgebildet wird.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Ausbilden mindestens einer Öffnung an einem Hohlprofil geschaffen wird, wobei das Hohlprofil mindestens ein erstes offenes Ende aufweist, und wobei das Hohlprofil mittels Innenhochdruckumformen (IHU) umgeformt wird. Das Verfahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass
- a) eine Buchse in das mindestens eine erste offene Ende des Hohlprofils eingeschoben und an einer Stelle einer zu bildenden Öffnung positioniert wird, wobei die Buchse mittels eines Dichtstempels an der Stelle der mindestens einen zu bildenden Öffnung positioniert wird,
- b) mindestens ein Stanzstempel auf das Hohlprofil derart wirkt, dass das Hohlprofil durch die Buchse durchstanzt wird, so dass mindestens eine Öffnung des Hohlprofils erhalten wird, und
- c) das Hohlprofil derart umgeformt wird, dass die Buchse an der Stelle der mindestens einen Öffnung mechanisch fixiert wird, und wobei die Buchse in dem Hohlprofil verbleibt.
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Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren zum Ausbilden von mindestens einer Öffnung an dem mit Innenhochdruck umgeformten Hohlprofil vorgeschlagen, wobei eine als Stanzmatrize dienende Buchse mittels des Dichtstempels der IHU-Vorrichtung am Ort der jeweils auszubildenden Öffnung im geschlossenen IHU-Werkzeug positioniert wird. Durch Umformen des Hohlprofils wird die Buchse an dieser Stelle fixiert und mittels zumindest eines Stanzstempels werden zur Bildung der mindestens einen Öffnung Lochbutzen aus dem Hohlprofil geschnitten. Die Buchse wird dabei mit der Haltevorrichtung in dem Hohlprofil positioniert, so dass ein Stanzstempel durch diese Buchse das Hohlprofil, insbesondere ein Blechteil oder ein Rohr, durchstanzen kann. Nach dem Stanzprozess verbleibt die Buchse in ihrer Position und kann insbesondere als Distanzbuchse und/oder Kraftübertragungselement genutzt werden. Eine Distanzbuchse wird also insbesondere als verlorene Matrize genutzt und in den Fertigungsprozess integriert.
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Vorzugsweise ist die Buchse eine Matrize oder bildet eine Matrize.
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Vorzugsweise kann die Buchse einen Durchlass, insbesondere Öffnung, oder mehrere Durchlässe, insbesondere Öffnungen, aufweisen, so dass die Buchse mittels des Stanzstempels durch die Öffnung oder mehrere Öffnungen durchstanzbar ist. Vorzugsweise können mittels einer Buchse mehrere Öffnungen an dem Hohlprofil erhalten werden.
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Vorzugsweise weist das Hohlprofil ein erstes offenes Ende und ein zweites offenes Ende auf, wobei bevorzugt beiden offenen Enden jeweils ein Dichtstempel zugeordnet ist.
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Das Verfahren zum Ausbilden mindestens einer Öffnung an einem Hohlprofil weist Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf. Vorteilhafterweise können in einem einstufigen Prozess eine Vielzahl an Öffnungen in einem Hohlprofil ausgebildet werden. Vorteilhafterweise wird die Taktzeit zur Erstellung von Öffnungen an dem Hohlprofil verringert. Vorteilhafterweise werden hohe Prozessgeschwindigkeiten und geringere Taktzeiten ermöglicht, was insbesondere auch zur Kostenersparnis führt. Vorteilhafterweise werden Verfahrensschritte eingespart, insbesondere da ein separiertes Montieren des zu erhaltenden Hohlprofils entfällt. Vorteilhafterweise entfällt das beim Stanzen üblicherweise Verschleißen der Matrize, insbesondere da bei jedem Stanzvorgang eine neue Buchse als Matrize verwendet wird. Vorteilhafterweise entsteht automatisch eine Verliersicherung, eine separate Verliersicherung, beispielsweise aus Kunststoff, ist nicht mehr erforderlich, wodurch sich insbesondere Recyclingvorteile ergeben.
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Unter einem Hohlprofil wird insbesondere ein Rohr verstanden, insbesondere aus Metall, wobei das Rohr einen runden, ovalen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen kann. Vorzugsweise ist das Hohlprofil ein Karosserieelement eines Fahrzeugs. Vorzugsweise weist das Hohlprofil eine Wanddicke von 0,1 bis 20 mm auf, bevorzugt von 0,5 bis 20 mm, bevorzugt von 0,5 bis 10 mm, bevorzugt von 0,8 bis 10 mm, bevorzugt von 1 bis 10 mm, oder bevorzugt von 1 bis 5 mm.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Buchse mittels einer Haltevorrichtung an dem Dichtstempel lösbar angeordnet ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung als Magnet ausgebildet ist und die Buchse aus einem magnetischen und/oder magnetisierbaren Material ausgebildet ist, so dass insbesondere die Buchse magnetisch an der Haltevorrichtung angeordnet wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Buchse mittels einer Prägevorrichtung fixiert wird.
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Vorzugsweise ist die Prägevorrichtung in dem IHU-Werkzeug integriert.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stanzen der mindestens einen Öffnung von innerhalb oder außerhalb des Hohlprofils erfolgt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Hohlprofil vor dem Stanzen, insbesondere in einem geschlossenen IHU-Werkzeug, innenseitig getrocknet wird, bevorzugt mittels Druckluftdüsen, wobei die Druckluftdüsen bevorzugt in oder an den Dichtstempel angeordnet sind, insbesondere in dem Dichtstempel integriert sind.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Buchse mittels des Stanzstempels fixiert wird, wobei beim Stanzen der mindestens einen Öffnung ein Öffnungsrand der Öffnung an eine Innenwandung der Buchse umgelegt wird. Vorzugsweise ist der mindestens eine Stanzstempel in dem IHU-Werkzeug integriert.
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Unter einem Innenhochdruck umformen (IHU), wird insbesondere eine Hydroforming verstanden, wobei metallische Rohre oder Hohlkörper, insbesondere Hohlprofile, in einem geschlossenen Formwerkzeug mittels Innendruck umgeformt werden. Vorzugsweise bildet das Hohlprofil weitgehend die Dichthülle des Drucks. Der Druck wird beispielsweise mittels einer Wasser-ÖI-Emulsion in den Hohlkörper eingebracht. Das mindestens eine erste offene Ende des Hohlprofils, insbesondere das mindestens eine erste und ein mindestens zweites offenes Ende des Hohlprofils, werden jeweils durch einen Dichtstempel abgedichtet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Buchse außenseitig eine Aufnahme aufweist, wobei die Aufnahme mit der Haltevorrichtung des Dichtstempels kraft- und/oder reibschlüssig zusammenwirkt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahme keilförmig ausgebildet ist und mit einem Gegenkeil der Haltevorrichtung derart zusammenwirkt, dass in einer Schließstellung zwischen der Haltevorrichtung und der Buchse eine Keilklemmung entsteht.
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Vorzugsweise weist die Aufnahme der Buchse mindestens eine Hinterschneidung auf, wobei die mindestens eine Hinterschneidung die Haltevorrichtung hintergreift.
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Vorzugsweise ist die mindestens eine Hinterschneidung durch einen nach innen ragenden Bund der Buchse gebildet, dessen Öffnung unsymmetrisch, insbesondere oval oder rechteckig, ausgebildet ist. Vorzugsweise hintergreift dabei die Haltevorrichtung aus einem an dem Dichtstempel drehbar gehaltenen Stutzen mit radial nach außen stehendem Ringbund, der in einer Öffnungsstellung in die Öffnung der Buchsenaufnahme einsteckbar ist, durch Drehung in einer Schließstellung in den Bund der Buchse ein.
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Vorzugsweise ist die Haltevorrichtung aus einem mehrteiligen Haken-Set gebildet, welches lateral am Dichtstempel verfahrbar ist und in einer Schließstellung den Aufnahmebund der Buchse hintergreift.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Vorrichtung zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ausbilden von mindestens einer Öffnung an einem Hohlprofil bereitgestellt wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Dabei ergeben sich für die Vorrichtungen insbesondere die Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
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Vorzugsweise ist die Vorrichtung ein IHU-Werkzeug zum Innenhochdruckumformen des Hohlprofils.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung mindestens einen Stanzstempel zum Durchstanzen des Hohlprofils durch die Buchse, so dass mindestens eine Öffnung an dem Hohlprofil erhalten wird, und mindestens einen Dichtstempel zum Einschieben der Buchse in mindestens ein offenes Ende des Hohlprofils auf, wobei die Buchse an der Stelle der mindestens einen zu bildenden Öffnung positioniert wird. Vorzugsweise ist der Dichtstempel zum zumindest teilweisen Abdichten des mindestens einen offenen Endes des Hohlprofils ausgebildet.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Buchse mit einer Haltevorrichtung in einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Ausbilden mindestens einer Öffnung an einem Hohlprofil in einem Ausführungsbeispiel; und
- 3 eine schematische Darstellung eines Dichtstempels mit einer Haltevorrichtung zur Befestigung einer Buchse in einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Buchse 7 mit einer Haltevorrichtung 13 in einem Ausführungsbeispiel, wobei die Buchse 7 eine Aufnahme 15 zur Befestigung der Haltevorrichtung 13 aufweist.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Ausbilden mindestens einer Öffnung 1 an einem Hohlprofil 3 in einem Ausführungsbeispiel. In dem Verfahren zum Ausbilden mindestens einer Öffnung 1 an einem Hohlprofil 3 weist das Hohlprofil 3 mindestens ein erstes offenes Ende 5 auf, wobei das Hohlprofil 3 mittels Innenhochdruckumformen (IHU) umgeformt wird. In dem Verfahren wird in Schritt a) eine Buchse 7 in das mindestens eine erste offene Ende 5 des Hohlprofils 3 eingeschoben und an einer Stelle einer zu bildenden Öffnung 9 positioniert, wobei die Buchse 7 mittels eines Dichtstempels 11 an der Stelle der mindestens einen zu bildenden Öffnungen 9 positioniert wird, in Schritt b) wirkt mindestens ein Stanzstempel auf das Hohlprofil 3 derart, dass das Hohlprofil 3 durch die Buchse 7 durchstanzt wird, so dass mindestens eine Öffnung 1 des Hohlprofils 3 erhalten wird, und in Schritt c) wird das Hohlprofil 3 derart umgeformt, dass die Buchse 7 an der Stelle der mindestens einen Öffnung 1 mechanisch fixiert wird, und wobei die Buchse 7 in dem Hohlprofil 3 verbleibt.
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Das Verfahren wird insbesondere in einer IHU-Vorrichtung ausgeführt.
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2A zeigt die Positionierung, also die Platzierung, der Buchse 7 mittels der Haltevorrichtung 13 in dem Hohlkörper 3. 2B zeigt die platzierte Buchse 7 nach dem Stanzen des Hohlprofils 3, so dass mindestens eine Öffnung 1 in dem Hohlprofil 3 durch die Buchse 7 hindurch erhalten wird. Die Haltevorrichtung 13 befindet sich noch an der Buchse 7, insbesondere an der Aufnahme 15 der Buchse 7. 2C zeigt das gestanzte Hohlprofil 3 mit der Buchse 7 und der mindestens einen Öffnung 1 in dem Hohlprofil 3, wobei die Haltevorrichtung 13 entfernt wurde. Die Buchse 7 verbleibt nach dem Stanzen in dem Hohlprofil 3.
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Vorteilhafterweise werden hohe Prozessgeschwindigkeiten und geringere Taktzeiten ermöglicht, was insbesondere auch zur Kostenersparnis führt. Vorteilhafterweise können in einem einstufigen Prozess eine Vielzahl an Öffnungen 1 in einem Hohlprofil 3 ausgebildet werden. Vorteilhafterweise werden Verfahrensschritte eingespart, insbesondere da ein separiertes Montieren des zu erhaltenden Hohlprofils 3 entfällt.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Buchse 7 mittels einer Haltevorrichtung 13 an dem Dichtstempel 11 lösbar angeordnet.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Haltevorrichtung 13 als Magnet ausgebildet und die Buchse 7 aus einem magnetischen und/oder magnetisierbaren Material ausgebildet.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Buchse 7 mittels einer Prägevorrichtung fixiert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Stanzen der mindestens einen Öffnung 1 von innerhalb oder außerhalb des Hohlprofils 3.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Hohlprofil 3 vor dem Stanzen innenseitig getrocknet, bevorzugt mittels Druckluftdüsen, wobei die Druckluftdüsen bevorzugt in oder an dem Dichtstempel 11 angeordnet sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Buchse 7 mittels des Stanzstempels fixiert, wobei beim Stanzen der mindestens einen Öffnung 1 ein Öffnungsrand der Öffnung 1 an eine Innenwandung der Buchse 7 umgelegt wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Buchse 7 außenseitig eine Aufnahme 15 auf, wobei die Aufnahme 15 mit der Haltevorrichtung 13 des Dichtstempels 11 kraft- und/oder reibschlüssig zusammenwirkt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Aufnahme 15 keilförmig ausgebildet und wirkt mit einem Gegenkeil der Haltevorrichtung 13 derart zusammen, dass in einer Schließstellung zwischen der Haltevorrichtung 13 und der Buchse 7 eine Keilklemmung entsteht.
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3 zeigt einen Dichtstempel 11 mit einer Haltevorrichtung 13 zur Befestigung einer Buchse 7 in einem Ausführungsbeispiel. Die Buchse 7 ist über eine Aufnahme 15 der Buchse 7 an der Haltevorrichtung 13 angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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